ما هي بنية القناة المادية للاتصالات في نطاق تردد غير مرخص

تتواصل معدات الاتصال في نطاق تردد مرخص باستخدام بنية قناة مادية للنطاق المرخص أي هيكل مرخص وتتصل في نطاق اتصال تردد غير مرخص، وباستخدام بنية قناة مادية غير مرخصة أي بنية غير مرخصة، حيث تشتمل البنية غير المرخصة على الأقل على نفس أوقات الرموز و أقسام تردد الموجة الحاملة الفرعية كما في الهيكل المرخص.

أساسيات بنية القناة المادية للاتصالات في نطاق تردد غير مرخص

تشكل أوقات الرموز والحاملات الفرعية مجموعة من عناصر موارد الاتصال ذات التردد الزمني، كما تشكل مجموعة أوقات الرموز وأقسام تردد الموجة الحاملة، والفرعية مجموعة مرجعية مرخصة من عناصر موارد الاتصال المخصصة لإرسال الإشارات المرجعية في الهيكل المرخص، وتشكل نفس مجموعة أوقات الرموز وأقسام تردد الموجة الحاملة الفرعية مجموعة فرعية مرجعية غير مرخصة من عناصر موارد الاتصال المخصصة لإرسال الإشارات المرجعية في البنية غير المرخصة.

تستخدم العديد من أنظمة الاتصالات هياكل توقيت لإدارة الاتصالات بين الأجهزة، ويمكن تحديد الوقت في أي عدد من الوحدات والوحدات الفرعية، حيث تطبق معدات الاتصال التوقيت على الإرسال والاستقبال وعلى سبيل المثال تقسم بعض الأنظمة الوقت إلى إطارات وأطر فرعية، وفترات زمنية وأوقات رمز على الأقل لتشكيل بنية توقيت القناة المادية، وقد يتضمن هيكل القناة المادية أيضاً تقسيم وتنظيم عرض نطاق التردد المتاح.

ونتيجةً لذلك فإنّ بنية القناة المادية المحددة تتضمن عادةً تقسيم موارد التردد والوقت إلى وحدات ووحدات فرعية للسماح بالإدارة الفعالة والاستخدام لمورد اتصالات التردد الزمني، وقد يكون الطيف الترددي المستخدم بواسطة نظام اتصال معين مرخصاً أو غير مرخص، وطيف التردد المرخص أي نطاق التردد مرخص لمشغل النظام، ومن الأمثلة على هذا الطيف المرخص نطاقات التردد المستخدمة في الاتصالات الخلوية.

نطاق التردد غير المرخص هو أي جزء من الطيف الترددي لا يتطلب ترخيصاً من الوكالة الحكومية للاتصال بنطاق التردد غير المرخص، ومع ذلك يجب عادةً أن تلتزم المعدات التي تعمل ضمن النطاق غير المرخص باللوائح أو معايير الاتصال، ومن أمثلة طيف التردد غير المرخص نطاقات التردد المستخدمة لاتصالات (802.11) الخاصة بمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE).

تستخدم معدات الاتصال على الأقل بعض ميزات بنية القناة المادية المستخدمة للاتصال بواسطة معدات الاتصال في نطاق تردد مرخص للتواصل باستخدام طيف تردد غير مرخص، كما يشير “هيكل التوقيت” و”مخطط التوقيت” إلى الأقسام والأقسام الفرعية في الوقت المناسب لإدارة الاتصالات، ويشير “هيكل التردد” إلى أقسام التردد وترتيب القناة، ويشير “هيكل القناة المادية” إلى بنية التردد كما هي مطبقة على بنية التوقيت لتحديد بنية القناة، لذلك يتم تقسيم مورد اتصال التردد الزمني لقناة مادية وتنظيمه بواسطة بنية القناة المادية.

يقسم هيكل القناة المادية مورد التردد ومورد الوقت لتشكيل مجموعة متعددة من موارد اتصال التردد الزمني والتي يشار إليها أحياناً كعناصر موارد الاتصال، كما يتم تخصيص موارد اتصال التردد الزمني أي عناصر الموارد لأنواع مختلفة من المعلومات في بنية القناة المادية، وعلى سبيل المثال يتم تخصيص مجموعة واحدة من الموارد للبيانات ومجموعة أخرى مخصصة لمعلومات التحكم، ومجموعة ثالثة مخصصة للإشارات المرجعية.

عادةً ما تكون الموارد المحددة حسب المعدات في أي وقت مجموعة فرعية من مجموعة الموارد المخصصة، ويقوم المجدول بجدولة أقل من جميع عناصر موارد البيانات المخصصة لإرسال البيانات من جهاز تجهيزات مستعمل معين، ويتم استخدام هيكل التوقيت والتوقيت المستخدم في الاتصال عن طريق معدات الاتصال في نطاق تردد مرخص من قبل معدات الاتصال؛ للتواصل باستخدام طيف التردد غير المرخص.

مبدأ عمل بنية القناة المادية للاتصالات في نطاق تردد غير مرخص

يتم تطبيق بنية التردد المرخصة على نطاق التردد غير المرخص بحيث يتم استخدام عدد أقسام التردد والأقسام الفرعية لهيكل التردد، والمرخص في بنية التردد غير المرخصة على الرغم من اختلاف الترددات وتُستخدم على الأقل بعض مجموعات موارد التردد الزمني الموزعة في بنية القناة المادية، والمرخصة في بنية القناة المادية غير المرخصة.

كما يشير “التوقيت” إلى نقاط زمنية وفترات زمنية ويتطلب استخدام نفس التوقيت محاذاة حدود أصغر تقسيم للوقت في هيكل التوقيت، ومن خلال تطبيق توقيت النظام المرخص على نطاق التردد غير المرخص تتم مواءمة أحداث الاتصال مع الوقت، وعلى الرغم من أنّه يمكن تطبيق بنية التوقيت المستخدمة في نطاق التردد غير المرخص بحيث تتماشى مع بنية التوقيت في التردد المرخص، يمكن تطبيق توقيت النظام المرخص على الاتصالات في نطاق التردد غير المرخص دون مواءمة بنية التوقيت.

يمكن تعويض بنية التوقيت المستخدمة في نطاق التردد غير المرخص به عن بنية التوقيت في نطاق التردد المرخص به بعدة أضعاف أوقات الرموز، ونظراً لأنّ التوقيت المستخدم في نطاق التردد المرخص يطبق على نطاق التردد غير المرخص، فإنّ حدود أوقات الرموز في نطاق التردد غير المرخص تتماشى مع الحدود الزمنية للرموز في نطاق التردد المرخص.

تشتمل بنية القناة المادية غير المرخصة على مجموعات من الموارد المستخدمة في بنية قناة مادية مرخصة للوصلة الصاعدة وجهاز الإرسال هو جهاز مستخدم (UE)، وفي أمثلة أخرى تشتمل بنية القناة المادية غير المرخصة على مجموعات من الموارد، والمستخدمة في بنية قناة مادية مرخصة للوصلة الهابطة وجهاز الإرسال هو (eNB).

• “UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.

تطور عمل بنية القناة المادية للاتصالات في نطاق تردد غير مرخص

إنّ نظام الاتصالات المرخص هو نظام خلوي يعمل وفقاً لمراجعة واحدة على الأقل لمواصفات الاتصال الخاصة بـ (3GPP LTE)، وتتضمن أمثلة نطاقات التردد المرخصة ترددات (4G) للخدمة اللاسلكية المتقدمة (AWS) في النطاق من (1،710 ميجاهرتز) – (1،755 ميجاهرتز)، و(2،110 ميجاهرتز) – (2،155 ميجاهرتز) ونطاق التردد غير المرخص هو أي جزء من الطيف الترددي لا يتطلب ترخيصاً من الوكالة الحكومية للاتصال داخل نطاق التردد غير المرخص.

وتتضمن أمثلة النطاقات غير المرخصة نطاقات التردد المستخدمة لمعايير (IEEE 802.11) التي تتوافق مع قواعد ولوائح لجنة الاتصالات مثل (Wi-Fi) و(Bluetooth) و(Zigbee)، ويوفر (eNB) خدمة لاسلكية لأجهزة المستخدم (UE) داخل منطقة خدمة جغرافية أي منطقة خدمة مرخصة باستخدام نطاق تردد واحد أو أكثر مرخص.

عادة ما يكون نظام الاتصال الخلوي مطلوباً للالتزام بمعيار أو مواصفات الاتصال، وتحدد مواصفة الاتصال بنية القناة المادية التي تتضمن على الأقل قناة بيانات، وقناة تحكم لعمليات إرسال الوصلة الصاعدة والهابطة وتحدد على الأقل بعض معلمات التوقيت والتردد لقنوات التحكم المادية، في الوصلة الهابطة من محطة أساسية إلى جهاز اتصال لاسلكي.

مواصفات اتصالات مشروع الشراكة من الجيل الثالث للتطور طويل الأمد (3GPP LTE) هي مواصفات للأنظمة، حيث توفر محطات الاتصالات (eNodeBs) خدمة لأجهزة الاتصالات اللاسلكية أي أجهزة (UE) باستخدام الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) على الوصلة الهابطة، والنفاذ المتعدد بتقسيم التردد على موجة حاملة واحدة (SC-FDMA) على الوصلة الصاعدة، وعلى الرغم من أنّ التقنيات يمكن تطبيقها في أنواع أخرى من أنظمة الاتصالات، إلّا أنّ الأنظمة النموذجية تعمل وفقاً لمواصفات اتصال (FDD 3GPP LTE).

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.

• “SC-FDMA” هي اختصار لـ “Single-Carrier-Frequency-Domain-Multiple-Access” و”OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiple-access”.

• “FDD” هي اختصار لـ “Frequency-Division-Duplex” و”AWS” هي اختصار لـ “Advanced-Wireless-Services”.